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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle
sowie ein Verfahren zum Bestrahlen einer Oberfläche mit einem Plasmastrahl gemäß den Oberbegriffen
der unabhängigen
Patentansprüche.
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Bei
Vakuumbeschichtungsverfahren von Substraten werden häufig so
genannte Hochfrequenz-Plasmastrahlquellen eingesetzt. Ein Plasma enthält neben
neutralen Atomen und/oder Molekülen Elektronen
und positive Ionen als geladene Teilchen. Die geladenen Teilchen
werden durch elektrische und/oder magnetische Felder gezielt beschleunigt und
z. B. zum Abtragen einer Oberfläche
oder zum Eintragen reaktiver Komponenten wie z. B. Sauerstoff in
eine frisch aufwachsende Beschichtung eingesetzt und dergleichen
mehr. Bekannt sind auch ionengestützte Verfahren, bei denen Material
aus einer Materialquelle, typischerweise einer Verdampferquelle,
verdampft wird und sich auf einem Substrat niederschlägt. Das
auf dem Substrat aufwachsende Material wird mit einer reaktiven
Komponente aus einem Plasma, beispielsweise Sauerstoff, beaufschlagt
und bildet so z.B. eine Oxidschicht. Solche Verfahren sind z. B.
bei der Herstellung transparenter Schichten für optische Anwendungen üblich. Dabei ist
es auch von erheblicher Bedeutung, wie gleichmäßig der Plasmastrahl die Schicht
beaufschlagt da die optischen Eigenschaften solcher Schichten in
der Regel stark mit dem Sauerstoffgehalt variieren.
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Bei
der Herstellung dünner
Schichten in der Mikroelektronik oder für optische Anwendungen wird in
der Regel die Bereitstellung möglichst
gleichmäßiger Schichtdicken
und Schichteigenschaften, wie z. B der Brechwert der Schichten,
der abgeschiedenen Schichten angestrebt. Im industriellen Einsatz
werden dabei große
Flächen
und/oder viele Substrate gleichzeitig beschichtet, was die Problematik
der Schichtdickenhomogenität
erhöht.
Besonders bei optischen Schichten werden Schichtdickenschwankungen über eine
Fläche
oder die Substrate einer Beschichtungscharge von allenfalls wenigen
Prozent als tolerabel betrachtet.
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Aus
dem europäischen
Patent
EP 349 556 B1 ist
eine Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle
zur Sicherstellung eines möglichst
großflächigen homogenen
Beschusses von Oberflächen
mit Atom- oder Molekülstrahlen
einer hohen Parallelität
bekannt. Die Öffnung
der Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle ist dabei mit einem Extraktionsgitter
versehen, welches eine geringe Maschenweite aufweist, um das Plasma nicht
zu stören.
Das Extraktionsgitter ist als Hochfrequenz führende Elektrode in Form eines
geeignet konfigurierten Drahtnetzes oder in Form parallel verlaufender
Drähte
ausgeführt.
Zwischen dem Plasma und dem Extraktionsgitter wird eine ionenbeschleunigende
Potentialdifferenz erzeugt, die einen neutralen Plasmastrahl ermöglicht,
der quer zur Strahlrichtung völlig
homogen ist und keinerlei Modulationsstruktur aufweist. Um stets
eine gute Ebenheit der Fläche
des Extraktionsgitters aufrechtzuerhalten und eine nachteilige Beeinflussung
des Plasmastrahls durch eine Verformung des Extraktionsgitters zu
vermeiden, wird die Gitterhalterung des Extraktionsgitters der bekannten
Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle mit einer Nachspannvorrichtung versehen.
Es ist üblich,
den Durchmesser der Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle zu
vergrößern, um
eine großflächigere
Bestrahlung zu ermöglichen.
Dies erhöht
jedoch die Kosten und stößt zudem
schnell an konstruktive Grenzen.
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Bei
Aufdampfprozessen wird eine Großzahl von
Substraten gleichmäßig beschichtet,
indem die Substrate auf einer Kalotte angeordnet sind. Hierbei wird
eine besonders große
Fläche
gleichmäßig beschichtet.
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Wenn
die bekannte Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle zur großflächigen Abscheidung
von Schichten auf Substraten verwendet wird, die auf einer solchen
Kalotte oder anderen gekrümmten
Flächen
angeordnet sind, zeigt sich ferner, dass auch bei einer Vergrößerung des
Durchmessers der Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle Einbußen bei
der Homogenität
der abgeschiedenen Schichtdicke und Schichteigenschaften hingenommen
werden müssen.
Dies hat zur Folge, dass eine großflächige Bestrahlung nicht mit
der gewünschten
Qualitätsanforderung
erfolgen kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle, einer
Vakuumkammer mit einer derartigen Hochfrequenz- Plasmastrahlquelle sowie eines Verfahren zum
Bestrahlen einer Oberfläche
mit einem Plasmastrahl, die eine großflächige und hochqualitative Bestrahlung
von Oberflächen
ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
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Gemäß einem
bevorzugten Aspekt der Erfindung wird entgegen der Lehre des Standes
der Technik ein divergenter neutraler Plasmastrahl erzeugt.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist, dass es durch die erfindungsgemäße Ausbildung
der Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle gelingt, auch auf Substraten,
die auf einer Kalotte angeordnet sind, homogen großflächig Schichten
abzuscheiden oder größere Flächen zu
reinigen.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle,
insbesondere mit einem Plasmastrahl hoher Parallelität, die zur
verbesserten Bestrahlung von Substraten, die auf einer Kalotte angeordnet
sind, zumindest eine außerhalb eines
Plasmaraums angeordnete Blende aufweist, mit der inhomogene Bereiche
der Plasmastrahldichte auf der Kalotte bzw. den Substraten vermieden
werden. Ebenso kann hierzu die Austrittsöffnung des Plasmaraums in Teilbereichen
mit Blenden abgedeckt sein.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben, aus denen
sich auch unabhängig
von der Zusammenfassung in den Patentansprüchen weitere Merkmale, Einzelheiten und
Vorteile der Erfindung ergeben.
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Es
zeigen in schematischer Darstellung:
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1 eine Beschichtungskammer
mit einer bevorzugten Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle,
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2 Verteilungskurven einer cosn-Strahlcharakteristik,
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3 die geometrischen Verhältnisse
in der Beschichtungskammer aus 1,
wobei Substrate auf einer Kalotte angeordnet sind,
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4 Verteilungen eines Brechwertes
von TiO2-Schichten auf einer Kalotte,
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5 den Einfluss der Größe der Austrittsöffnung einer
Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle
und der Strahldivergenz auf die Verteilung der Plasmastrahldichte
auf einer Kalotte,
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6 eine Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle
nach dem Stand der Technik,
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7 die Dicke der Raumladungszone
in Abhängigkeit
von der angelegten Extraktionsspannung,
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8 die Dicke der Raumladungszone
in Abhängigkeit
von der Stromdichte bei einer festen Extraktionsspannung,
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9 eine bevorzugte Ausgestaltung
des Extraktionsgitters und
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10 eine weitere bevorzugte
Ausgestaltung des Extraktionsgitters.
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1 zeigt schematisch eine
Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle
1, im folgenden Hf-Plasmastrahlquelle
genannt, mit einem divergenten neutralen Plasmastrahl
1.
Die Hf-Plasmastrahlquelle
1 ist topfartig ausgebildet und
in einem Bereich einer als Beschichtungskammer
7 ausgebildeten
Vakuumkammer angeordnet, die von einem Gehäuse
2 umgeben ist.
Details der Beschichtungskammer
7 wie etwa übliche Vakuumpumpen,
Gasversorgung, Substrathalterungen, Analytik etc. sind nicht dargestellt. Die
Hf-Plasmastrahlquelle
1 weist einen Plasmaraum
3 auf,
in dem ein Plasma gezündet
wird, z. B. durch eine Hochfrequenzeinstrahlung. Zum Zünden und Aufrechterhalten
des Plasmas sind elektrische Mittel
8,
9 vorgesehen,
etwa ein Hochfrequenz-Sender
8 und elektrische Verbindungen
9.
Weiterhin kann zumindest ein Magnet
5 vorgesehen sein,
der in üblicher
Weise zum Einschließen
des Plasmas in dem Plasmaraum
3 eingesetzt wird. Für eine Gasversorgung
der Hf-Plasmastrahlquelle
1 ist
eine Zuführung
6 vorgesehen.
Zum Extrahieren eines neutralen Plasmastrahls aus dem Plasma im
Plasmaraum
3 ist in einem Bereich einer Austrittsöffnung ein
Extraktionsgitter
4 mit vorzugsweise hoher Transmission
angeordnet. Der zur Transmission zur Verfügung stehende, insbesondere
nicht abgedeckte Bereich der Fläche
des Extraktiergitters
4, wird als Quellengröße bezeichnet.
Im Allgemeinen wird die Quellengröße durch die Größe der Austrittsöffnung festge legt.
Eine derartige Quelle ist, allerdings mit einem planaren Extraktionsgitter
und mit einem stark gerichteten Plasmastrahl, bereits aus der
EP 349 556 B1 bekannt.
Bevorzugt ist eine nach dem ECWR – Prinzip arbeitende Quelle
mit einem Plasma relativ hoher Dichte.
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Ein
erfindungsgemäß divergenter
Plasmastrahl 1 wird bevorzugt durch eine gezielte Wechselwirkung
zwischen dem Plasma und dem Extraktionsgitter 4 bewirkt.
Das Extraktionsgitter 4 ist dergestalt ausgebildet, dass
der Plasmastrahl 1 eine im wesentlichen divergente Strahlcharakteristik
aufweist. Details entsprechender Extraktionsgitter 4 sind
in den 9 und 10 näher gezeigt.
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Unter
einem divergenten Plasmastrahl soll ein Plasmastrahl verstanden
werden, der auch in zumindest einer Richtung senkrecht zur Hauptstrahlrichtung,
d.h. der Richtung mit der höchsten
Plasmastrahldichte, noch merklich abstrahlt. Üblicherweise wird die Hauptstrahlrichtung
als Quellennormale bezeichnet. Eine Strahldivergenz lässt sich
näherungsweise
durch einen Exponenten n einer Cosinus-Verteilung beschreiben. Der
Exponent n der Cosinus-Verteilung ist ein Maß für die Strahldivergenz. Je größer n, desto
gerichteter ist der Plasmastrahl; je kleiner n ist, desto divergenter
ist der Plasmastrahl. Eine detailliertere Abhandlung über derartige
Verteilungsfunktionen ist bei G. Deppisch: "Schichtdickengleichmäßigkeit von aufgedampften Schichten
in Theorie und Praxis",
Vakuum Technik, 30. Jahrgang, Heft 3, 1981 zu finden. 2 zeigt Kurven von cosn-Verteilungen eines relativen Ionenstroms
eines Plasmastrahls als Funktion des Winkels der Abstrahlung zur
Quellennormalen für
verschiedene Werte n. Es handelt sich bei dieser Verteilung um eine
mathematisch berechnete Größe, die
angibt, wie stark die Ionenstrahldichte vom Winkel abhängt. Es
wird bei einem stark divergenten Strahl (n=1) unter einem Winkel
von z. B. 40 zur Quellennormalen noch 78% des Wertes erreicht, der
in Richtung der Quellennormalen emittiert wird. Bei n=8 wird unter
diesem Winkel dagegen nur noch 13% emittiert. Bei einem Plasmastrahl
mit n=16 oder n=36 ist bei einem Winkel von 40° praktisch kein Plasmastrahl
vorhanden.
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In 3 sind die geometrischen
Verhältnisse
in einer als Beschichtungskammer ausgebildeten Vakuumkammer 7 dargestellt.
In der Beschichtungskammer 7 sind eine Mehrzahl von Substraten 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6 auf
einer im wesentlichen kugelförmigen
Kalotte 11 angeordnet. Die Kalotte 11 ist in Form
eines Ausschnitts einer Kugelschale ausgebildet. Die Substrate 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6 sind
jeweils als auf Kreisen auf der Kalotte 11 abgelegt, d.h.
jedes Bezugszeichen kennzeichnet eine Mehrzahl von Substraten, die
auf dem jeweiligen Kreis auf der Kalotte 11 angeordnet
sind. Die senkrechte gestrichelte Linie entspricht der Richtung
einer Quellennormalen, bzw. einer Parallelen dazu. Der innerste
Kreis mit den Substraten 10.1 entspricht einem Kalottenwinkel α von z. B.
9°, der
nächste
Kreis mit den Substraten 10.2 einem Winkel von α = 14°, der nächste Kreis
mit den Substraten 10.3 einem Winkel von α = 21°, der nächste Kreis
mit den Substraten 10.4 einem Winkel von α = 27°, der nächste einem
Winkel von α =
33°, und
der äußerste Kreis
einem Winkel von α =
39°. Die
Kalotte 11 kann während
der Beschichtung rotieren, um eine bessere Schichtdickenhomogenität zu erlangen.
Die Hf-Plasmastrahlquelle 1 ist im vorliegenden Fall versetzt zum
Symmetriezentrum der Kalotte 11 angebracht, wobei RQ den Abstand der Quelle zur Symmetrie-Achse
KS der Kalotte 11 bezeichnet. Neben
RQ können
insbesondere die Richtung der Quellennormalen und/oder der Abstand
YQ variiert werden, um gezielt die Intensität des Plasmastrahls 1 auf
den Substraten 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6 zu
beeinflussen. Bevorzugt kann auch eine weitere Materialquelle in
der Beschichtungskammer 7 vorgesehen sein, insbesondere
eine Verdampfungsquelle. Zudem kann die Quelle unter einem Winkel
Beta gegen die Richtung der Symmetrieachse gekippt werden. Bei anderen
Ausbildungen der Erfindung kann die Oberfläche eine andere, vorzugsweise
gekrümmte Form
aufweisen.
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Üblicherweise
würde,
um eine möglichst gleichmäßige großflächige Ausleuchtung
der Kalotte 11 zu erreichen, eine Hf-Plasmastrahlquelle 1 mit
einer möglichst
großen
Austrittsöffnung
und einem gerichteten Plasmastrahl gewählt. Allerdings zeigen die praktischen
Ergebnisse von Beschichtungsversuchen sowie Simulationsrechnungen,
für eine
derartige Anlagenkonfiguration, dass durch eine Vergrößerung der
Austrittsöffnung
nur bedingt eine ausreichende Homogenität der Schichtdicke der auf
den Substraten abgeschiedenen Beschichtungen erzielt wird. Eine
Verbesserung der Beschichtungsqualität insbesondere der Schichtdickenhomogenität ist er findungsgemäß jedoch
durch Verwendung eines divergenten Plasmastrahls 1 möglich.
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4 zeigt Brechwertverteilungen
von TiO2-Schichten auf einer im wesentlichen
kugelförmigen
Kalotte. Dabei wurde mit einer Hf-Plasmastrahlquelle mit 16 ≤ n ≤ 32 und großer Austrittsöffnung in einer
Beschichtungskammer 7 wie in 1 und 2 dargestellt, Titandioxid
TiO2 abgeschieden. TiO2 ist
transparent und weist einen Brechwert auf, der von der Intensität des verwendeten
Plasmastrahls abhängt.
Die Austrittsöffnung
der Hf-Plasmastrahlquelle weist eine Fläche von 18.750 mm2 auf. Bei
einer homogenen Bestrahlung der Kalotte 11 müsste der
optische Brechwert homogen über
der Kalotte 11 sein. Ohne Plasmabestrahlung liegt der Brechwert
bei etwa 2,2 und erreicht bei sehr hohen Strahldichten des Plasmastrahls
einen Wert bis zu 2,4. Die Messergebnisse in 4 zeigen, dass aufgrund der Variation
der Plasmastrahldichte der Brechwert bei einer Beschichtung auf
den Positionen 1 und 6 um etwa 30% geringer ist
als auf den Positionen 2 bis 5, wobei die Positionen
den erwähnten Kreisen 10.1,.....
auf der Kalotte 11 in 2 und
den zugeordneten Winkeln auf der Kalotte 11 entsprechen.
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5 zeigt Ergebnisse einer
Simulationsrechnung über
den Einfluss der Größe der Austrittsöffnung einer
Hf-Plasmastrahlquelle sowie der Strahldivergenz auf die Verteilung
der Plasmastrahldichte auf einer Kalotte. Bei einer Hf-Plasmastrahlquelle
mit n=16 und einer relativ kleinen Austrittsöffnung (nur 1/10 der Fläche wie
in 4) ist die Plasmastrahldichte
am stärksten
vom Kalottenwinkel abhängig
(oberste Kurve). Bei einer Hf-Plasmastrahlquelle mit gleicher Divergenz
von n=16, aber einer größeren Austrittsöffnung,
ist die Winkelabhängigkeit etwas
geringer. Die Kurven mit n=8 und n=4 sind ebenso mit der kleinen
Austrittsöffnung
gerechnet. Es ist deutlich erkennbar, dass mit zunehmender Divergenz,
d.h. abnehmendem Exponenten n, die Plasmastrahldichte weniger mit
dem Kalottenwinkel variiert. Damit nimmt die Homogenität des Plasmastrahls über der
Kalotte zu.
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Ein
divergenter Plasmastrahl 1 ermöglicht auf einfache Weise eine
homogenen großflächige Bestrahlung
der Kalotte 11. Bei einer Abscheidung von Material auf
einem Substrat und/oder einer Bestrahlung des Substrats mit einem
Plasmastrahl, z. B. zur Modifizierung des Substrates führt ein
divergenter Plasmastrahl zu wesentlich homogeneren Ergebnissen als
eine konventionelle Lösung
mit einer Hf-Plasmastrahlquelle
mit größerer Austrittsöffnung und
einem Plasmastrahl hoher Parallelität. Bei einer planaren Oberfläche ist
bei einem divergenten Plasmastrahl eine geringere Homogenität der Bestrahlung
zu erwarten, die jedoch für
viele Anwendungen, wie beispielsweise die Reinigung von Oberflächen noch
ausreichend ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Bestrahlung einer Oberfläche
wird ein Plasmastrahl 1 einer Hochfrequenz-Plasmastrahlquelle
mit einer hohen Strahldivergenz, vorzugsweise mit einem Divergenzmaß von höchstens
n=16, besonders n=4 und n=10, verwendet, wobei n ein Exponent der
Cosinus-Verteilungsfunktion cosn ist, welcher
die Strahldivergenz beschreibt. Ein Plasmastrahl 1 mit
dieser Strahlcharakteristik ermöglicht
beispielsweise eine Plasmastrahldichte hoher Homogenität auf den
Substraten 10.1,... auf der Kalotte 11 und modifiziert
eine Beschichtung und/oder führt
Komponenten, beispielsweise Sauerstoff, zu.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung nicht auf Hf-Plasmastrahlquellen
beschränkt
ist, deren divergente Strahlcharakteristik durch eine Cosinus-Verteilungsfunktion
charakterisiert werden kann, sondern jede geeignete gezielte divergente
Strahlcharakteristik umfasst.
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Eine
gewünschte
divergente Strahldivergenz lässt
sich zweckmäßigerweise
gezielt durch konstruktive Ausgestaltung der Hf-Plasmastrahlquelle 1 erreichen.
Dabei wird vorzugsweise das Extraktionsgitter 4 im Bereich
der Austrittsöffnung
der Hf-Plasmastrahlquelle 1 gegenüber den
aus dem Stand der Technik bekannten Ausbildungsformen modifiziert. Es
werden drei Möglichkeiten
bevorzugt. Das Extraktionsgitter 4 weist Maschen mit einer
großen
Maschenweite auf oder es ist nicht planar, sondern zum Plasma hin
konkav ausgebildet. Ferner kann das Extraktionsgitter 4 eine
konkave Form und Maschen mit großer Maschenweite aufweisen.
Das Extraktionsgitter 4 besteht bevorzugt aus einem Wolframnetz
mit einer Drahtstärke
von etwa 0,02–3
mm, besonders bevorzugt 0,1–1
mm.
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Zum
Vergleich zeigt
6 schematisch
eine Hf-Plasmastrahlquelle
1 mit einem planaren Extraktionsgitter
4 im Bereich einer Austrittsöffnung
und einem Plasmastrahl
1 mit hoher Parallelität nach dem Stand
der Technik. Die Plasmarandschicht am Extraktionsgitter
4 ist
im wesentlichen planar. Nach allgemeiner Lehre, wie beispielsweise
aus der
EP 349 556 B1 bekannt,
ist das Extraktionsgitter
4 so feinmaschig ausgebildet,
dass das Plasma nicht davon beeinflusst wird. Die Maschenweite wird
daher kleiner als die Dicke der Raumladungszone zwischen Extraktionsgitter
4 und
Plasma gewählt.
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Die
Dicke d der Raumladungszone kann aus Textbüchern entnommen werden. Danach
hängt die Dicke
d von der Stromdichte j und dem Spannungsabfall U zwischen dem Plasmarand
und dem Extraktionsgitter
4 ab:
mit ε
0: Dielektrizitätskonstante
des Vakuums
e: Elementarladung
m
ion:
Masse der beteiligten Ionen
U: Spannungsabfall zwischen dem
Plasmarand und dem Extraktionsgitter
4 (entspricht der
Extraktionsspannung)
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Zur
Bestimmung einer erfindungsgemäßen vergrößerten Maschenweite
des Extraktionsgitters 4 wird wie folgt vorgegangen.
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Für einen
Ionenstrom von 10 A/m2, der einen üblichen
Wert für
den Betrieb derartiger Beschichtungsanlagen darstellt, wurde bei
einer Hf-Plasmastrahlquelle mit einer Austrittsöffnung von 0,1 m2 die Dicke
d der Raumladungszone berechnet. Dies ist in 7 dargestellt. Die Dicke d der Raumladungsschicht
steigt demnach mit zunehmendem Spannungsabfall an und variiert zwischen
0,5 mm bis zu 2,5 mm bei einem Spannungsabfall zwischen ca. 50 und
ca. 370 Volt. Die Dicke d in einem bevorzugten Spannungsbereich
zwischen 50 und 200 Volt ist deutlich kleiner als 2 mm.
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Betrachtet
man die Abhängigkeit
der Dicke d der Raumladungszone von der Ionenstromdichte bei fester
Extraktionsspannung, z. B. bei 150 Volt, ergibt sich die in 8 dargestellte Kurve. Die
Dicke der Raumladungsschicht d fällt
bei fester Extrakti onsspannung mit steigender Stromdichte. In einem
bevorzugten Bereich zwischen 4 A/m2 und
25 A/m2 ist die Dicke d der Raumladungszone
geringer als 2 mm.
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9 zeigt schematisch eine
erfindungsgemäße Plasmastrahlquelle 1 mit
einer bevorzugten Ausgestaltung eines Extraktionsgitters 4 mit
Maschen mit vergrößerter Maschenweite.
Ist die Maschenweite größer als
die Dicke d der Raumladungszone, so verformt sich die Plasmarandschicht
in diesem Bereich, wie durch die wellige Kurve unterhalb des Extraktionsgitters 4 angedeutet
ist. Dies führt
zu einer erhöhten
Divergenz des Plasmastrahls 1. Sinnvollerweise sollte die
Maschenweite noch klein genug sein, damit das Plasma nicht merklich
durch die Austrittsöffnung
entweicht. Zweckmäßigerweise
beträgt
die Maschenweite bevorzugt höchstens
30 mm, besonders vorzugsweise höchstens
20 mm, insbesondere, wenn die Dicke der Raumladungzone in einem
Bereich zwischen 0,5 und 2,5 mm liegt.
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10 zeigt schematisch eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung eines Extraktionsgitters 4, welches
nicht planar, sondern konkav vom Plasmaraum 3 ausgesehen,
ausgebildet ist. Dadurch bildet sich eine gekrümmte Plasmarandschicht aus,
und der austretende Plasmastrahl 1 zeigt eine divergente Strahlungscharakteristik.
Hier kann die Maschenweite des Extraktionsgitters 4 auch
relativ klein, insbesondere geringer als die Dicke der Raumladungszone
gewählt
werden. Das Extraktionsgitter 4 kann auch konvex ausgebildet
sein.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
kann das Extraktionsgitter 4 über zumindest einen Teilbereich
seiner Fläche
inhomogen ausgebildet sein. Hierzu kann beispielsweise eine Maschenweite
variiert werden, so dass zum Rand hin eine geringere Maschenweite
vorgesehen ist. Ferner können
zur Modulation des Plasmastrahls außerhalb des Plasmaraums 3 eine
oder mehrere Blenden vorgesehen sein. Ebenso kann die Austrittsöffnung in
Teilbereichen mit Blenden abgedeckt sein und damit sonst inhomogen
bestrahlte Bereiche der Oberfläche
ausgeblendet werden. Die Blenden können zusätzlich mit einem elektrischen
Potential beaufschlagt sein, um den Plasmastrahl zusätzlich zu
modulieren.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung kann eine aus der
EP 349 556 B1 an sich bekannte Hf-Plasmastrahlquelle
mit einem Planaren Extraktionsgitter zur Bestrahlung von auf einer
Kalotte angeordneten Substraten verwendet werden, wobei jedoch in
einem Raumbereich außerhalb
des Plasmaraums der Quelle zumindest eine Blende angeordnet ist.
Diese Blende moduliert den Plasmastrahl derart, dass die ansonsten
inhomogen bestrahlten Bereiche auf der Kalotte von der Bestrahlung
ausgenommen werden. Dies kann ebenso durch die Abdeckung von Teilbereichen
der Austrittsöffnung
erfolgen. Die Form der verwendeten Blenden wird vorzugsweise empirisch
anhand der erreichten Bestrahlungsergebnisse bestimmt. Zusätzlich ist
vorgesehen, dass die Blenden mit einem elektrischen Potential zur
Modulation des Plasmastrahls beaufschlagt sind.